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基因治疗(gene therapy)是指通过一定的方式输送治疗基因到特定的部分或细胞,以表达出有治疗功能的蛋白或者直接取代、修复变异的基因,从而达到治疗疾病目的的新技术。基因治疗技术的发展有赖于安全有效的基因载体的出现。聚乙烯亚胺(PEI)由于其独特的“质子海绵”效应有利于逃离溶酶体并进行高效转染,成为非病毒基因载体的“黄金标准”。但由于其分子量与毒性、转染效率的关系限制其实际应用。另一方面,聚阳离子/基因组装体在体内易发生聚集,从而被网状内皮系统清除,导致极低的转染效率。本工作从低分子量PEIl800出发,通过化学改性制备高分子量聚阳离子,期望保持低细胞毒性的同时,提高细胞转染效率。主要工作包括以下两部分：利用细胞内外还原型谷胱甘肽含量的巨大差异(细胞内：0.5～10mM；细胞外：2-40μM),构建了双硒交联聚乙烯亚胺基因微载体。与双硫键相比,双硒键键能更低,更易在还原条件下发生断裂。因此,我们以丙酸二硒醚作为交联剂,通过调节交联剂的用量及反应时间,制备了四种不同交联度的双硒交联聚乙烯亚胺PEISeSe2.3、PEISeSe2.7、PEISeSe3.4和PEISeSe4.i,探讨了其对DNA缔合能力、质子缓冲能力和转染效率的影响。结果表明,随着交联程度的增大,质子缓冲能力先增后减。PEISeSe能有效诱导DNA的缔合,当聚合物与DNA的质量比达到8以上时,可形成尺寸为150nm,表面电位为20～25mV的球形粒子。在模拟细胞内还原性环境下,DNA/PEISeSe2.7的缔合能力下降,粒径变大,分布变宽,表明双硒键在还原条件下断裂,显示出较好的响应特性。细胞培养结果显示,将氯喹与DNA/PEISeSe组装体同时加入到人胚胎肾细胞HEK293T细胞中,氯喹的存在有利于组装体逃离溶酶体。在细胞内高浓度还原型谷胱甘肽的作用下,PEISeSe交联聚合物被降解为低分子量的PEI片段,有利于释放出DNA并进攻细胞核,提高转染率并降低毒性。这种双硒交联聚乙烯亚胺的制备为新型响应性非病毒基因传递体系的设计提供了新途径。制备PEG化基因超分子组装体是提高基因微载体生物稳定性的有效手段。我们以环糊精(CD)为核,通过接枝低分子量PEI1soo,获得了星形聚阳离子SCP,核磁测定结果表明：每个CD上接枝了约8条PEI1800链。进一步合成了偶氮苯(Az)修饰PEG (Az-PEG),利用CD和Az的主客体作用构建了PEG化聚阳离子,探讨了其对DNA缔合能力、细胞毒性及基因转染特性的影响。实验结果表明,以CD为核的星形聚乙烯亚胺SCP能有效诱导DNA分子的缔合,在N/P比达到10以上时,形成粒径为250nm、表面电位大于10mV的纳米粒子。而基于主客体作用的PEG链段的引入并没有影响DNA分子的缔合,形成的缔合体尺寸减小至150nm,表面电位也有所降低。分别采用了人胚胎肾细胞HEK293T和人卵巢癌细胞SKOV-3进行体外细胞培养实验。MTT测定结果表明：DNA/SCP和DNA/SCP/Az-PEG组装体均保持70%以上的细胞存活率,与DNA/PEI1800组装体相似。当内吞4h后,基因载体的内吞率并未呈现显著差异,均达到70%以上。核定位结果表明,与DNA/PEI1800组装体相比,DNA/SCP和DNA/SCP/Az-PEG更易进入细胞核,促进基因的高效转染。其中,当N/P比达到50时,DNA/SCP和DNA/SCP/Az-PEG组装体在HEK293T细胞中获得最佳转染率,与DNA/PEI25k组装体相当。因此,采用主客体组装为构建新型的PEG化基因传递体系提供了新途径。